Os Primitive Shaders da AMD. A guerra de pipelides de geometria e a estratégia da AMD

Os Primitive Shaders

Desde 2020 que o conceito de uma arquitetura de shaders programáveis está na base da tecnologia dos GPUs modernos. Desde os anos 2000 que os criadores de software se queixam que os pipelines de geometria são muito complicados de se usar, pelo que em 2017, com a apresentação da RX Vega, a AMD apresentou o seu trabalho no conceito de “Primitive Shader”.

Esta ideologia foi igualmente seguida pela Nvidia que, um ano depois, em 2018, apresentou juntamente com as suas “Geforce RTX 20xx”, apresentou o conceito de “Mesh Shader”.

Os Mesh Shaders foram escolhidos em 2019 como especificação padrão para o seu “DirectX 12 Ultimate”, colocando os Primitive Shaders em segundo plano. No entanto isso não invalida as suas virtudes, encerrando a batalha de padronização.

David Wang, da AMD, deixa bem claro que ganhar ou perder nestes conceitos não é relevante para a AMD. Mas a AMD entende que a “padronização” é uma coisa essencial para a indústria. E nesse sentido a AMD trabalha desde sempre com standards abertos e adaptáveis, que tem vindo a permitir isso. E tanto a PS5 como as Xbox Series estão adaptadas com o pipeline de Geometria da AMD, e consequentemente os Primitive Shaders.

Apesar de os Mesh Shaders terem sido adoptados como o padrão do DirectX 12, o conceito em ambas as tecnologias é equivalente: O organizar o pipeline de geometria de forma a tornar mais fácil o seu uso pelos criadores de software, maximizando o desempenho. E nesse sentido, tanto a AMD quanto a NVIDIA tiveram o mesmo ponto de partida e objetivo, o que implica que Primitive Shader e Mesh Shader tenham muitas semelhanças na sua funcionalidade, apesar das diferenças na forma de implementação.

Por esse motivo a AMD não descartou os Primitive Shaders. Ele existe e é compatível com o Mesh Shader, sendo que o Primitive Shader pode implementar o uso do Mesh Shader.

Esta situação foi aliás causa de muita confusão na apresentação das consolas, quando a Microsoft apresentou a sua Xbox series capaz de executar Mesh Shaders, ao passo que a PS5 foi apresentada como executando Primitive Shaders. Uma situação que levou alguns a acreditarem estarem perante uma implementação superior na Xbox.

Na realidade, a implementação em ambas as consolas é idêntica, e o uso do termo Mesh Shaders pela Microsoft apenas se deveu ao facto de esta ser a tecnologia usada pelo DirectX 12. Nada mais!

Segundo o Snr Wang, os Primitive Shaders em hardware estão presentes em tudo, desde Radeon RX Vega até as mais recentes GPUs baseadas em RDNA 3. Da perspectiva do DirectX 12, o Primitive Shader da GPU Radeon foi projetado para operar como um Mesh Shader: “Decidimos usar o Mesh Shader para o novo pipeline de geometria mas para ser honesto, até onde eu sei, existem poucos títulos de jogos que utilizam ativamente o Mesh Shader”.

Ainda segundo Snr Wang, o GPU do PS5 é uma GPU baseada em RDNA fabricada pela AMD, ela é equipada com Primitive Shader, que pode ser usado nativamente (pelo PS5 SDK). Como resultado, alguns títulos de jogos exclusivos para PS5 utilizam efetivamente o Primitive Shader. Aliás o Primitive Shader é usado até certo ponto em títulos originais para PS5, e o número de casos de uso excede o do Mesh Shader. Em comparação, embora o Mesh Shader tenha se tornado um padrão da indústria, parece não haver poucos exemplos de uso ativo do Mesh Shader.

Pipeline gráfico de próxima geração da AMD

Dentro dos standards definidos como padrões, muitos deles derivam da AMD. Um deles é o chamado “estágio de tesselação”, um mecanismo padronizado baseado na função de tesselação e baseado no que foi originalmente implementado pela AMD na série Radeon HD 2000.

Outras tecnologias como o “Adaptive-Sync” da VESA e o “Variable Refresh Rate” (VRR) do HDMI também são baseados no “FreeSync” proposto pela AMD. O próprio DirectX 12 e a sua camada de abstração que lhe permite acessos de baixo nível é baseada na ideia do “Mantle”,  proposto pela AMD. Mas e no futuro o que poderemos esperar?

Uma tecnologia em expansão é o “Multi Draw Indirect” (doravante denominado MDI). Este Draw Indirect é um mecanismo controlado por GPU que executa um “desenho de instância”, que desenha repetidamente um modelo 3D, que foi transmitido ao GPU antecipadamente, apenas lhe alterando parâmetros, de forma a gerar múltiplas cópias diferentes entre si.

Os GPUs RDNA de 3ª geração da AMD estão equipadas com um “Multi Draw Indirect Accelerator” (MDIA) que processa MDI em hardware. Esta é uma situação que a AMD afirma que acelera a execução do MDI em 2,3 vezes em comparação com o existente no RDNA 2.